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struts2原理分析

 
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struts2原理分析  

2011-04-10 23:56:41|  分类: JavaEE |  标签:action  dispatcher  struts2  string  request   |字号 订阅

struts2的整体架构:

struts2原理分析 - 无殇 - 禅茶一味
 

 
Struts2的工作机制
  一个请求在Struts2框架中的处理大概分为以下几个步骤:
  1、客户端初始化一个指向Servlet容器(例如Tomcat)的请求;
  2、这个请求经过一系列的过滤器(Filter)(这些过滤器中有一个叫做ActionContextCleanUp的可选过滤器,这个过滤器对于Struts2和其他框架的集成很有帮助,例如:SiteMesh Plugin);
  3、接着FilterDispatcher被调用,FilterDispatcher询问ActionMapper来决定这个请求是否需要调用某个Action;
  4、如果ActionMapper决定需要调用某个Action,FilterDispatcher把请求的处理交给ActionProxy
  5、ActionProxy通过Configuration Manager询问框架的配置文件,找到需要调用的Action类;
  6、ActionProxy创建一个ActionInvocation的实例。
  7、ActionInvocation实例使用命名模式来调用,在调用Action的过程前后,涉及到相关拦截器(Intercepter)的调用
  8、一旦Action执行完毕,ActionInvocation负责根据struts.xml中的配置找到对应的返回结果。返回结果通常是(但不总是,也可能是另外的一个Action链)一个需要被表示的JSP或者FreeMarker的模版。在表示的过程中可以使用Struts2 框架中继承的标签。在这个过程中需要涉及到ActionMapper。

  

Struts2源代码分析 
  和Struts1.x不同,Struts2的启动是通过FilterDispatcher过滤器实现的。下面是该过滤器在web.xml文件中的配置:
  代码清单6:web.xml(截取)
  <filter>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <filter-class>
      org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher
    </filter-class>
  </filter>
  <filter-mapping>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>

  Struts2建议,在对Struts2的配置尚不熟悉的情况下,将url-pattern配置为/*,这样该过滤器将截拦所有请求。
  实际上,FilterDispatcher除了实现Filter接口以外,还实现了StrutsStatics接口,继承代码如下:
  代码清单7:FilterDispatcher结构
 publicclass FilterDispatcher implements StrutsStatics, Filter {

 }

  StrutsStatics并没有定义业务方法,只定义了若干个常量Struts2对常用的接口进行了重新封装,比如HttpServletRequest、HttpServletResponse、HttpServletContext等。 以下是StrutsStatics的定义:

  代码清单8:StrutsStatics.java

public interface StrutsStatics {
  /***Constantforthe HTTPrequestobject.*/
  publicstaticfinal String HTTP_REQUEST = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletRequest";
  /** *Constantforthe HTTPresponseobject.*/
  publicstaticfinal String HTTP_RESPONSE = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse";
  /***ConstantforanHTTPrequest dispatcher}.*/
  publicstaticfinal String SERVLET_DISPATCHER = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.ServletDispatcher";
  /** *Constantfortheservlet context}object.*/
  publicstaticfinal String SERVLET_CONTEXT = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.ServletContext";
  /* *ConstantfortheJSPpage context}. */
       public static final String PAGE_CONTEXT = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.PageContext";
  /**ConstantforthePortletContextobject*/
  publicstatic final String STRUTS_PORTLET_CONTEXT = "struts.portlet.context";
}

  容器启动后,FilterDispatcher被实例化,调用init(FilterConfig filterConfig)方法。该方法创建Dispatcher类的对象,并且将FilterDispatcher配置的初始化参数传到对象中(详情请参考代码清单10),并负责Action的执行。然后得到参数packages,值得注意的是,还有另外三个固定的包和该参数进行拼接,分别是org.apache.struts2.static、template、和org.apache.struts2.interceptor.debugging,中间用空格隔开,经过解析将包名变成路径后存储到一个名叫pathPrefixes的数组中,这些目录中的文件会被自动搜寻。

  代码清单9:FilterDispatcher.init()方法
  publicvoid init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    this.filterConfig = filterConfig;   
    dispatcher = createDispatcher(filterConfig);
    dispatcher.init();   
    String param = filterConfig.getInitParameter("packages");
    String packages = "org.apache.struts2.static template org.apache.struts2.interceptor.debugging";
    if (param != null) {
      packages = param + " " + packages;
    }
    this.pathPrefixes = parse(packages);
}

  代码清单10:FilterDispatcher.createDispatcher()方法
  protected Dispatcher createDispatcher(FilterConfig filterConfig) {
    Map<String,String> params = new HashMap<String,String>();
    for (Enumeration e = filterConfig.getInitParameterNames(); e.hasMoreElements(); ) {
      String name = (String) e.nextElement();
      String value = filterConfig.getInitParameter(name);
      params.put(name, value);
    }
    returnnew Dispatcher(filterConfig.getServletContext(), params);
  }

  当用户向Struts2发送请求时,FilterDispatcher的doFilter()方法自动调用,这个方法非常关键。首先,Struts2对请求对象进行重新包装,此次包装根据请求内容的类型不同,返回不同的对象,如果为multipart/form-data类型,则返回MultiPartRequestWrapper类型的对象,该对象服务于文件上传,否则返回StrutsRequestWrapper类型的对象,MultiPartRequestWrapper是StrutsRequestWrapper的子类,而这两个类都是HttpServletRequest接口的实现。包装请求对象如代码清单11所示:

  代码清单11:FilterDispatcher.prepareDispatcherAndWrapRequest()方法
protectedHttpServletRequest prepareDispatcherAndWrapRequest(
    HttpServletRequest request,
    HttpServletResponse response) throws ServletException {
    Dispatcher du = Dispatcher.getInstance();

    if (du == null) {
      Dispatcher.setInstance(dispatcher);     
      dispatcher.prepare(request, response);
    } else {
      dispatcher = du;
    }    
    try {
      request = dispatcher.wrapRequest(request, getServletContext());
    } catch (IOException e) {
      String message = "Could not wrap servlet request with MultipartRequestWrapper!";
      LOG.error(message, e);
      thrownew ServletException(message, e);
    }
    return request;
}

  request对象重新包装后,通过ActionMapper的getMapping()方法得到请求的Action,Action的配置信息存储在ActionMapping对象中,该语句如下:mapping = actionMapper.getMapping(request, dispatcher.getConfigurationManager());。下面是ActionMapping接口的实现类DefaultActionMapper的getMapping()方法的源代码:

  代码清单12:DefaultActionMapper.getMapping()方法
  public ActionMapping getMapping(HttpServletRequest request,
      ConfigurationManager configManager) {
    ActionMapping mapping = new ActionMapping();
    String uri = getUri(request);//得到请求路径的URI,如:testAtcion.action或testAction!method
    uri = dropExtension(uri);//删除扩展名,默认扩展名为action,在代码中的定义是List extensions = new ArrayList() {{ add("action");}};
    if (uri == null) {
      return  null;
    }
    parseNameAndNamespace(uri, mapping, configManager);//从uri变量中解析出Action的name和namespace
    handleSpecialParameters(request, mapping);//将请求参数中的重复项去掉
    //如果Action的name没有解析出来,直接返回
    if (mapping.getName() == null) {
      returnnull;
    }

    //下面处理形如testAction!method格式的请求路径
    if (allowDynamicMethodCalls) {
      // handle "name!method" convention.
      String name = mapping.getName();
      int exclamation = name.lastIndexOf("!");//!是Action名称和方法名的分隔符
      if (exclamation != -1) {
        mapping.setName(name.substring(0, exclamation));//提取左边为name
        mapping.setMethod(name.substring(exclamation + 1));//提取右边的method
      }
    }
    return mapping;
  }

  该代码的活动图如下

  从代码中看出,getMapping()方法返回ActionMapping类型的对象,该对象包含三个参数:Action的name、namespace和要调用的方法method。
  如果getMapping()方法返回ActionMapping对象为null,则FilterDispatcher认为用户请求不是Action,自然另当别论,FilterDispatcher会做一件非常有意思的事:如果请求以/struts开头,会自动查找在web.xml文件中配置的packages初始化参数,就像下面这样(注意粗斜体部分):

  代码清单13:web.xml(部分)
  <filter>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <filter-class>
      org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher
    </filter-class>
    <init-param>
      <param-name>packages</param-name>
      <param-value>com.lizanhong.action</param-value>
    </init-param>
  </filter>

  FilterDispatcher会将com.lizanhong.action包下的文件当作静态资源处理,即直接在页面上显示文件内容,不过会忽略扩展名为class的文件。比如在com.lizanhong.action包下有一个aaa.txt的文本文件,其内容为“中华人民共和国”,访问http://localhost:8081/Struts2Demo/struts/aaa.txt时会有如图17的输出:


  如果查找静态资源的源代码如清单14:
  代码清单14:FilterDispatcher.findStaticResource()方法
  protected void findStaticResource(String name, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
    if (!name.endsWith(".class")) {//忽略class文件
      //遍历packages参数
      for (String pathPrefix : pathPrefixes) {
        InputStream is = findInputStream(name, pathPrefix);//读取请求文件流
        if (is != null) {
          ……(省略部分代码)
          // set the content-type header
          String contentType = getContentType(name);//读取内容类型
          if (contentType != null) {
            response.setContentType(contentType);//重新设置内容类型
          }
         ……(省略部分代码)
          try {
           //将读取到的文件流以每次复制4096个字节的方式循环输出
            copy(is, response.getOutputStream());
          } finally {
            is.close();
          }
          return;
        }
      }
    }
  }
  如果用户请求的资源不是以/struts开头——可能是.jsp文件,也可能是.html文件,则通过过滤器链继续往下传送,直到到达请求的资源为止。

  如果getMapping()方法返回有效的ActionMapping对象,则被认为正在请求某个Action,将调用Dispatcher.serviceAction(request, response, servletContext, mapping)方法,该方法是处理Action的关键所在。上述过程的源代码如清单15所示。

  代码清单15:FilterDispatcher.doFilter()方法
  publicvoid doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
    HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
    ServletContext servletContext = getServletContext();
    String timerKey = "FilterDispatcher_doFilter: ";
    try {
      UtilTimerStack.push(timerKey);
      request = prepareDispatcherAndWrapRequest(request, response);//重新包装request
      ActionMapping mapping;
      try {
        mapping = actionMapper.getMapping(request, dispatcher.getConfigurationManager());//得到存储Action信息的ActionMapping对象
      } catch (Exception ex) {
        ……(省略部分代码)
        return;
      }
      if (mapping == null) {//如果mapping为null,则认为不是请求Action资源
         String resourcePath = RequestUtils.getServletPath(request);
        if ("".equals(resourcePath) && null != request.getPathInfo()) {
          resourcePath = request.getPathInfo();
        }
       //如果请求的资源以/struts开头,则当作静态资源处理
        if (serveStatic && resourcePath.startsWith("/struts")) {
          String name = resourcePath.substring("/struts".length());
          findStaticResource(name, request, response);
        } else {
          //否则,过滤器链继续往下传递
          chain.doFilter(request, response);
        }
        // The framework did its job here
        return;
      }
      //如果请求的资源是Action,则调用serviceAction方法。
      dispatcher.serviceAction(request, response, servletContext, mapping);
    } finally {
      try {
        ActionContextCleanUp.cleanUp(req);
      } finally {
        UtilTimerStack.pop(timerKey);
      }
    }
  }

 

  在Dispatcher.serviceAction()方法中,先加载Struts2的配置文件,如果没有人为配置,则默认加载struts-default.xml、struts-plugin.xml和struts.xml,并且将配置信息保存在形如com.opensymphony.xwork2.config.entities.XxxxConfig的类中。

  类com.opensymphony.xwork2.config.providers.XmlConfigurationProvider负责配置文件的读取和解析, addAction()方法负责读取<action>标签,并将数据保存在ActionConfig中;addResultTypes()方法负责将<result-type>标签转化为ResultTypeConfig对象;loadInterceptors()方法负责将<interceptor>标签转化为InterceptorConfi对象;loadInterceptorStack()方法负责将<interceptor-ref>标签转化为InterceptorStackConfig对象;loadInterceptorStacks()方法负责将<interceptor-stack>标签转化成InterceptorStackConfig对象。而上面的方法最终会被addPackage()方法调用,将所读取到的数据汇集到PackageConfig对象中,细节请参考代码清单16。

  代码清单16:XmlConfigurationProvider.addPackage()方法
  protected PackageConfig addPackage(Element packageElement) throws ConfigurationException {
    PackageConfig newPackage = buildPackageContext(packageElement);
    if (newPackage.isNeedsRefresh()) {
      return newPackage;
    }
    if (LOG.isDebugEnabled()) {
      LOG.debug("Loaded " + newPackage);
    }
    // add result types (and default result) to this package
    addResultTypes(newPackage, packageElement);
    // load the interceptors and interceptor stacks for this package
    loadInterceptors(newPackage, packageElement);
    // load the default interceptor reference for this package
    loadDefaultInterceptorRef(newPackage, packageElement);
    // load the default class ref for this package
    loadDefaultClassRef(newPackage, packageElement);
    // load the global result list for this package
    loadGlobalResults(newPackage, packageElement);
    // load the global exception handler list for this package
    loadGlobalExceptionMappings(newPackage, packageElement);
    // get actions

    NodeList actionList = packageElement.getElementsByTagName("action");
    for (int i = 0; i < actionList.getLength(); i++) {
      Element actionElement = (Element) actionList.item(i);
      addAction(actionElement, newPackage);
    }
    // load the default action reference for this package
    loadDefaultActionRef(newPackage, packageElement);
    configuration.addPackageConfig(newPackage.getName(), newPackage);
    return newPackage;
  }


  配置信息加载完成后,创建一个Action的代理对象——ActionProxy引用,实际上对Action的调用正是通过ActionProxy实现的,而ActionProxy又由ActionProxyFactory创建,ActionProxyFactory是创建ActionProxy的工厂。
  注:ActionProxy和ActionProxyFactory都是接口,他们的默认实现类分别是DefaultActionProxy和DefaultActionProxyFactory,位于com.opensymphony.xwork2包下。
  在这里,我们绝对有必要介绍一下com.opensymphony.xwork2.DefaultActionInvocation类,该类是对ActionInvocation接口的默认实现,负责Action和截拦器的执行。
  在DefaultActionInvocation类中,定义了invoke()方法,该方法实现了截拦器的递归调用和执行Action的execute()方法。其中,递归调用截拦器的代码如清单17所示:

  代码清单17:调用截拦器,DefaultActionInvocation.invoke()方法的部分代码
    if (interceptors.hasNext()) {
       //从截拦器集合中取出当前的截拦器
        final InterceptorMapping interceptor = (InterceptorMapping) interceptors.next();
        UtilTimerStack.profile("interceptor: "+interceptor.getName(),
           new UtilTimerStack.ProfilingBlock<String>() {
             public String doProfiling() throws Exception {
              //执行截拦器(Interceptor)接口中定义的intercept方法
               resultCode = interceptor.getInterceptor().intercept(DefaultActionInvocation.this);
              returnnull;
             }
        });
      }

  从代码中似乎看不到截拦器的递归调用,其实是否递归完全取决于程序员对程序的控制,先来看一下Interceptor接口的定义:
  代码清单18:Interceptor.java
public interface Interceptor extends Serializable {
  void destroy();
  void init();
  String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception;
}

  所有的截拦器必须实现intercept方法,而该方法的参数恰恰又是ActionInvocation,所以,如果在intercept方法中调用invocation.invoke(),代码清单17会再次执行,从Action的Intercepor列表中找到下一个截拦器,依此递归下面是一个自定义截拦器示例:

  代码清单19:CustomIntercepter.java
public class CustomIntercepter extends AbstractInterceptor {
  @Override
  public String intercept(ActionInvocation actionInvocation) throws Exception
  {
    actionInvocation.invoke();
    return"李赞红";
  }
}

  截拦器的调用活动图

  如果截拦器全部执行完毕,则调用invokeActionOnly()方法执行Action,invokeActionOnly()方法基本没做什么工作,只调用了invokeAction()方法。
  为了执行Action,必须先创建该对象,该工作在DefaultActionInvocation的构造方法中调用init()方法早早完成。调用过程是:DefaultActionInvocation()->init()->createAction()。创建Action的代码如下:

  代码清单20:DefaultActionInvocation.createAction()方法
  protected void createAction(Map contextMap) {
    try {
      action = objectFactory.buildAction(proxy.getActionName(), proxy.getNamespace(), proxy.getConfig(), contextMap);
    } catch (InstantiationException e) {
    ……异常代码省略
    }
  }

  Action创建好后,轮到invokeAction()大显身手了,该方法比较长,但关键语句实在很少,用心点看不会很难。
  代码清单20:DefaultActionInvocation.invokeAction()方法
protected String invokeAction(Object action, ActionConfig actionConfig) throws Exception {

  //获取Action中定义的execute()方法名称,实际上该方法是可以随便定义的
    String methodName = proxy.getMethod();
    String timerKey = "invokeAction: "+proxy.getActionName();
    try {
      UtilTimerStack.push(timerKey);      
      Method method;
      try {
       //将方法名转化成Method对象
        method = getAction().getClass().getMethod(methodName, new Class[0]);
      } catch (NoSuchMethodException e) {
        // hmm -- OK, try doXxx instead
        try {
         //如果Method出错,则尝试在方法名前加do,再转成Method对象
          String altMethodName = "do" + methodName.substring(0, 1).toUpperCase() + methodName.substring(1);
          method = getAction().getClass().getMethod(altMethodName, new Class[0]);
        } catch (NoSuchMethodException e1) {
          // throw the original one
          throw e;
        }
      }

      //执行方法
      Object methodResult = method.invoke(action, new Object[0]);

      //处理跳转
    if (methodResult instanceof Result) {
        this.result = (Result) methodResult;
        returnnull;
      } else {
        return (String) methodResult;
      }
    } catch (NoSuchMethodException e) {
       ……省略异常代码
    } finally {
      UtilTimerStack.pop(timerKey);
    }
  }
  刚才使用了一段插述,我们继续回到ActionProxy类。

  我们说Action的调用是通过ActionProxy实现的,其实就是调用了ActionProxy.execute()方法,而该方法又调用了ActionInvocation.invoke()方法。归根到底,最后调用的是DefaultActionInvocation.invokeAction()方法。

  以下是调用关系图:

  其中:

 ActionProxy:管理Action的生命周期,它是设置和执行Action的起始点。
 ActionInvocation:在ActionProxy层之下,它表示了Action的执行状态。它持有Action实例和所有的Interceptor

  以下是serviceAction()方法的定义:
  代码清单21:Dispatcher.serviceAction()方法
    publicvoid serviceAction(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, ServletContext context,
               ActionMapping mapping) throws ServletException {
    Map<String, Object> extraContext = createContextMap(request, response, mapping, context);
    // If there was a previous value stack, then create a new copy and pass it in to be used by the new Action
    ValueStack stack = (ValueStack) request.getAttribute(ServletActionContext.STRUTS_VALUESTACK_KEY);
    if (stack != null) {
      extraContext.put(ActionContext.VALUE_STACK, ValueStackFactory.getFactory().createValueStack(stack));
    }
    String timerKey = "Handling request from Dispatcher";
    try {
      UtilTimerStack.push(timerKey);
      String namespace = mapping.getNamespace();
      String name = mapping.getName();
      String method = mapping.getMethod();
      Configuration config = configurationManager.getConfiguration();
      ActionProxy proxy = config.getContainer().getInstance(ActionProxyFactory.class).createActionProxy(
          namespace, name, extraContext, true, false);
      proxy.setMethod(method);
      request.setAttribute(ServletActionContext.STRUTS_VALUESTACK_KEY, proxy.getInvocation().getStack());
      // if the ActionMapping says to go straight to a result, do it!
      if (mapping.getResult() != null) {
        Result result = mapping.getResult();
        result.execute(proxy.getInvocation());
      } else {
        proxy.execute();
      }
      // If there was a previous value stack then set it back onto the request
      if (stack != null) {
        request.setAttribute(ServletActionContext.STRUTS_VALUESTACK_KEY, stack);
      }
    } catch (ConfigurationException e) {
      LOG.error("Could not find action or result", e);
      sendError(request, response, context, HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND, e);
    } catch (Exception e) {
      thrownew ServletException(e);
    } finally {
      UtilTimerStack.pop(timerKey);
    }
  }

  最后,通过Result完成页面的跳转。

  3.4 本小节总结
  总体来讲,Struts2的工作机制比Struts1.x要复杂很多,但我们不得不佩服Struts和WebWork开发小组的功底,代码如此优雅,甚至能够感受看到两个开发小组心神相通的默契。两个字:佩服。
  以下是Struts2运行时调用方法的顺序图:

  四、总结

  阅读源代码是一件非常辛苦的事,对读者本身的要求也很高,一方面要有扎实的功底,另一方面要有超强的耐力和恒心。本章目的就是希望能帮助读者理清一条思路,在必要的地方作出简单的解释,达到事半功倍的效果。
  当然,笔者不可能为读者解释所有类,这也不是我的初衷。Struts2+xwork一共有700余类,除了为读者做到现在的这些,已无法再做更多的事情。读者可以到Struts官方网站下载帮助文档,慢慢阅读和理解,相信会受益颇丰。

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    struts2小程序 struts2代码

    Struts2是一个强大的Java web应用程序框架,用于...通过分析源代码,可以深入理解Struts2的工作原理、配置机制以及MVC模式在实际项目中的应用。对于初学者,这是一个很好的实践平台,能帮助他们掌握Web开发的基本技能。

    Struts2之拦截器原理分析及使用案例struts008

    在本篇文章中,我们将深入探讨Struts2的拦截器原理以及如何在实际项目中应用拦截器。 拦截器在Struts2中的作用就像电影中的导演,它在动作执行前后插入额外的逻辑,比如日志记录、权限检查、数据验证等。这些操作不...

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    Struts2是一个强大的Java web应用程序框架,用于构建和部署企业级的MVC(Model-View-Controller)架构的Web应用。...通过分析和运行这个项目,可以深入理解Struts2的工作原理及其在实际应用中的运用。

    struts2技术内幕+struts2权威指南

    同样重要的是,《Struts2技术内幕:深入解析Struts2架构设计与实现原理》还深入挖掘并分析了Struts2源代码实现中蕴含的大量值得称道的编程技巧和设计模式,这对开发者从Struts2的设计原理上去掌握和悟透Web层开发的...

    struts2-showcase.rar

    这个压缩包“struts2-showcase.rar”包含了完整的源代码,旨在帮助开发者深入理解Struts2框架的工作原理及其各种特性。以下是对Struts2和Struts2-showcase的详细解释: **Struts2框架** Struts2是一个基于MVC...

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    在提供的“struts2 demo”压缩包中,你可以找到这些概念的具体实现,包括Action类、视图页面、配置文件等,通过分析和运行这些示例,你可以深入理解Struts2的工作原理和用法。这个压缩包对于初学者来说是一个很好的...

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